［文献解读］食管癌的异质性与进化

Tracking the genomic evolution of esophageal adenocarcinoma through neoadjuvant chemotherapy
  g. a( R" B4 B, u+ ]9 z/ XCancer Discov. Aug  2015

# n3 ]% E9 q- Z/ m7 I3 }摘要
. w& w; `  S! \1 W1.文章展示了食管腺癌（EAC）的进化频谱，表现为复杂的驱动突变、平行进化以及基因组加倍
- q7 w  C8 r# K' B# l2.阐明异质程度与新辅助治疗（NAC）疗效的相关性：异质性低的宿主，NAC疗效更好
: A8 p( w8 I" O% _* F3.多部位测序（M-seq）显示：CTT区域的T>G突变随着肿瘤进化显著减少；含铂的NAC会增加CpC区域的C>A突变
4.基因组不稳定性是EAC进化的早期事件，会导致化疗过程中产生可靶向的原癌基因扩增，为未来的治疗方案提供理论基础
背景
1.食管癌预后不良，过去20年EAC在西方国家的患病率显著上升
2.手术前NAC治疗能够改善患者预后，但是50-60%的肿瘤对治疗耐药
  t! h1 Q& l% G0 T* `( o3.对单个肿瘤多部位的M-seq数据进行进化分析，可以区分存在于所有部位的早期突变

Multi-tumor regions
0 R- L( u9 e  r0 L8 h方法
- g* R( R. C* q  v) p( b1 K
* [5 ?, Q5 J1 i) L3 J结果——体细胞突变的瘤内异质性
* O6 x- g8 J9 f, f: s4 _

以EAC005患者为例
1 }7 S* X1 _& J: v: j/ ~对NAC前后的突变频谱进行进化分析（parsimony ratchet method），可将突变分为四类：
1.主干（蓝色，ubiquitous）突变：存在于肿瘤组织的所有部位
2.共享（橙色）突变：存在于1个以上的部位中
8 V; Q' i" h7 H+ t' D/ V3.NAC前的独有（红色）突变：仅存在NAC前的1个部位
4 r" r, A8 _: w* f1 O$ F" S4.NAC后的独有（绿色）突变：仅存在NAC后的1个部位
+ ]+ Z' V, t, }' v- F# J6 ]后三类均属heterogenous突变

其余7例患者的进化分析
$ j( F  V* ^) ^( G5 o
异质程度与新辅助治疗（NAC）的疗效相关：化疗前异质性越低的宿主，NAC疗效越好。

7 d% `# j  N4 b9 T1 K' K9 {3 L( O$ a为了定量分析肿瘤细胞中的SNVs，作者整合了三个变量（拷贝数，VAF和肿瘤负荷）来计算Cancer Cell Fraction (CCF)，并且将SNV进行聚类。

- ]( m1 |) p9 ]) u/ k' H2 S结果显示：
1.单一部位取材不能准确分析克隆频谱，因为一些热点突变仅存在于某个部位且显示出高CCF，如EAC001患者中的SLC39A12 pA44E突变
2.通过不同部位的共享突变位点个数，可以判断部位间的空间距离，如EAC001患者的R2离R1比R4更近
, a2 [( A% L1 V4 ~
# Z# O2 Z4 F3 Q+ |0 ~) W: kM-seq结果还显示EAC样本中还存在大量的拷贝数变异
1.超过40%的变异来自于扩增（A），说明基因组扩增是肿瘤进化的早期事件
9 d& N" _; p# b+ U% e* B2.通过与TCGA中ESCA的数据进行比对，发现有15个片段在至少一个肿瘤中存在扩增。这些片段大多对应可作为靶点的原癌基因。
结果——突变频谱的时空解析
1 k; G2 D# d$ B: l0 ~* U, u5 ]& \
3 c! k+ ?& A" C* d( ]Trunk代表早期突变；Branch代表晚期突变
' `1 N6 i$ R/ g- T: U3 U0 A- c$ t结果显示： T>G突变随着肿瘤进化显著减少

接受含铂药物的NAC治疗会产生特异的分子标签， C>A突变增多

7 ^, b' u/ o9 y本文从时间（新辅助前后）和空间（多部位测序）两个维度对食管癌的分子进化图谱进行了阐述和解析。
讨论
1.EAC的单样本检测会低估肿瘤异质性和突变负荷。虽然M-seq检测到的总突变中位数远高于单个部位检出的突变，但仍然只检到肿瘤的局部
- M2 F8 k( |- U/ ]8 ~; H8 P2.基因组扩增和TP53、CDKN2A等抑癌基因的突变是EAC的驱动事件
3.原癌基因的扩增普遍存在且不受含铂药物的干扰，但有可能成为新药物靶点
. C' x- B& m# V7 z& ?+ M2 \8 r" V4.NAC的纵向实验可能进一步解析瘤内异质性与细胞毒反应及复发的关系，用来预判治疗耐药以降低治疗的医源性影响
9 ]5 ~/ g6 c1 s转自吉因加科技微信订阅号